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2015 年度 実施状況報告書

好気性真核生物から嫌気性真核生物への進化におけるスナップショットと多様性の解明

研究課題

研究課題/領域番号 15K14591
研究機関京都大学

研究代表者

神川 龍馬  京都大学, 地球環境学堂, 助教 (40627634)

研究期間 (年度) 2015-04-01 – 2018-03-31
キーワード酸素 / トランスクリプトーム / ミトコンドリアゲノム
研究実績の概要

酸素の有無にかかわらず生育可能な真核生物について、好気培地と嫌気培地でそれぞれ培養し、トランスクリプトーム解析を行った。それぞれの条件から得られた転写産物配列には、ミトコンドリアゲノム由来の転写産物断片や、ミトコンドリアゲノムの複製、転写などに関わるタンパク質をコードした転写産物が含まれていた。これらの配列は、本種にミトコンドリアゲノムが存在していることを示している。そこでミトコンドリアゲノムの全長解読を行った結果、約30 kbほどの環状ミトコンドリアゲノムの全配列の決定ができた。本ゲノムには電子伝達系複合体Iを構成するタンパク質であるNADH dehydrogenaseや複合体IIIで機能するCytochrome b、複合体IVで働くCytochrome c oxidaseなどの遺伝子が同定された。しかし近縁種の完全好気性種のミトコンドリアゲノムと比較すると、遺伝子数の減少やゲノムサイズの縮退が観察された。このことは、嫌気環境への適応進化により、ミトコンドリアでの酸素を用いたエネルギー生産への依存度が低くなっていることを示唆している。
さらに、トランスクリプトームデータを探索すると、好気的エネルギー生産に必要な核遺伝子はほぼそろっていることが判明した。さらに、絶対嫌気性真核生物がもつとされる嫌気的なエネルギー生産に関わる遺伝子も同定された。これらの転写産物は、好気培養と嫌気培養によって転写産物量が変化することが定量的比較トランスクリプトーム解析によって判明した。本種は酸素濃度によってその生存戦略を適切にコントロールしていることが強く示唆される。
これまでに、あらたに嫌気環境に適応した真核生物を新たに2株確立・維持している。今後、これらの種の同定を詳細に行っていく。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

当初の予定通り、トランスクリプトームデータとミトコンドリアゲノムデータをそろえることに成功した。また予定通り、新たな嫌気性真核生物の株を確立した。

今後の研究の推進方策

これまでも研究計画通り進んでいる。大幅な計画変更は必要ないと考えられるため、今後も研究計画通り実験を進めていく。

  • 研究成果

    (18件)

すべて 2016 2015 その他

すべて 国際共同研究 (2件) 雑誌論文 (7件) (うち国際共著 1件、 査読あり 5件、 オープンアクセス 5件、 謝辞記載あり 5件) 学会発表 (8件) (うち国際学会 4件、 招待講演 3件) 備考 (1件)

  • [国際共同研究] Dalhousie University/British Columbia University(Canada)

    • 国名
      カナダ
    • 外国機関名
      Dalhousie University/British Columbia University
  • [国際共同研究] Phillipps Universitat Marburg(Germany)

    • 国名
      ドイツ
    • 外国機関名
      Phillipps Universitat Marburg
  • [雑誌論文] Group II intron-mediated trans-splicing in the gene-rich mitochondrial genome of an enigmatic eukaryote, Diphylleia rotans.2016

    • 著者名/発表者名
      Kamikawa R, Shiratori T, Ishida K, Miyashita H, Roger AJ.
    • 雑誌名

      Genome Biology and Evolution

      巻: 8 ページ: 458-466.

    • DOI

      10.1093/gbe/evw011

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] 光合成能力を失った種と葉緑体の進化・多様性 ~環境と栄養性の進化関係の解明へ向けて~2016

    • 著者名/発表者名
      神川龍馬
    • 雑誌名

      生物の科学 遺伝

      巻: 70 ページ: 115-200

  • [雑誌論文] Proposal of a Twin Arginine Translocator system-mediated constraint against loss of ATP synthase genes from nonphotosynthetic plastid genomes2015

    • 著者名/発表者名
      Kamikawa R, Tanifuji G, Ishikawa SA, Ishii K, Matsuno Y, Onodera NT, Ishida K, Hashimoto T, Miyashita H, Mayama S, Inagaki Y.
    • 雑誌名

      Molecular Biology and Evolution

      巻: 32 ページ: 2598-2604.

    • DOI

      10.1093/molbev/msv134

    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Discovery of PPi-type Phosphoenolpyruvate carboxykinase genes in eukaryotes and bacteria.2015

    • 著者名/発表者名
      Chiba Y, Kamikawa R, Nakada-Tsukui K, Saito-Nakano Y, Nozaki T
    • 雑誌名

      Journal of Biological Chemistry

      巻: 290 ページ: 23960-23970

    • DOI

      10.1074/jbc.M115.672907

    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Multiple conversion between the genes encoding bacterial class-I release factors.2015

    • 著者名/発表者名
      Ishikawa SA, Kamikawa R, Inagaki Y.
    • 雑誌名

      Scientific Resports

      巻: 5 ページ: 12406

    • DOI

      10.1038/srep12406

    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] The mitochondrial genomes of a myxozoan genus Kudoa are extremely divergent in Metazoa.2015

    • 著者名/発表者名
      Takeuchi F, Sekizuka T, Ogasawara Y, Yokoyama H, Kamikawa R, Inagaki Y, Nozaki T, Sugita-Konishi Y, Ohnishi T, Kuroda M.
    • 雑誌名

      PLoS One

      巻: 10 ページ: e0132030

    • DOI

      10.1371/journal.pone.0132030

    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Nitzschia、光合成やめるってよ2015

    • 著者名/発表者名
      神川龍馬
    • 雑誌名

      藻類

      巻: 63 ページ: 196-200

  • [学会発表] 非光合成性珪藻類無色葉緑体における機能2016

    • 著者名/発表者名
      神川龍馬、Stefan Zauner、Uwe Maier、Daniel Moog、John M. Archibald、Andrew J. Roger、真山 茂樹、石田 健一郎、宮下 英明 、稲垣 祐司
    • 学会等名
      第40回藻類学会
    • 発表場所
      日本歯科大、東京
    • 年月日
      2016-03-18 – 2016-03-20
  • [学会発表] 新奇ケルコゾア生物Brevimastigomonas sp. KY003株の持つ新たなミトコンドリア様オルガネラ2015

    • 著者名/発表者名
      松野佑成、石井健一郎、宮下英明、神川龍馬
    • 学会等名
      第30回日本微生物生態学会
    • 発表場所
      土浦亀城プラザ、茨城
    • 年月日
      2015-10-17 – 2015-10-20
  • [学会発表] The dynamics of mitochondrial metabolism .in a cercozoan capable of growth in aerobic and low-oxygen conditions.2015

    • 著者名/発表者名
      Ryoma Kamikawa
    • 学会等名
      2nd International Symposium Matryoshka-type Evolution of Eukaryotic Cells
    • 発表場所
      筑波大学、茨城
    • 年月日
      2015-09-30 – 2015-10-02
    • 国際学会
  • [学会発表] Convergent Evolution of Carbon Metabolisms after Loss of Photosynthesis.2015

    • 著者名/発表者名
      Ryoma Kamikawa, Yuji Inagaki
    • 学会等名
      2nd International Symposium Matryoshka-type Evolution of Eukaryotic Cells
    • 発表場所
      筑波大学、茨城
    • 年月日
      2015-09-30 – 2015-10-02
    • 国際学会
  • [学会発表] Rhopalodia科珪藻における細胞内共生シアノバクテリアのゲノム縮退進化2015

    • 著者名/発表者名
      中山卓郎、神川龍馬、谷藤吾朗、稲垣祐司
    • 学会等名
      第79回日本植物学会
    • 発表場所
      新潟コンベンションセンター、新潟
    • 年月日
      2015-09-08 – 2015-09-08
  • [学会発表] The dynamics of mitochondrial metabolism in a cercozoan capable of growth in aerobic and low-oxygen conditions.2015

    • 著者名/発表者名
      Ryoma Kamikawa
    • 学会等名
      VIIECOP-ISOP joint meeting
    • 発表場所
      Seville, Spain
    • 年月日
      2015-09-05 – 2015-09-10
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] ヌクレオモルフをもつ2 種の未記載渦鞭毛藻: 真核藻の細胞内共生を介し た葉緑体成立過程を解き 明かす新たなモデルとし て2015

    • 著者名/発表者名
      皿井千裕、谷藤吾朗、 中山卓郎、神川龍馬、 高橋和也、石田健一郎、 岩滝光儀、稲垣祐司.
    • 学会等名
      ワークショップ 日本進化学会第17回大会
    • 発表場所
      中央大、東京
    • 年月日
      2015-08-21 – 2015-08-21
    • 招待講演
  • [学会発表] Two cercozoans from low-oxygen environments reveal the early stages of mitochondrial adaptation to anaerobiosis2015

    • 著者名/発表者名
      Ryoma Kamikawa
    • 学会等名
      Integrated Microbial Biodiversity Program meeting, Canadian Institute for Advanced Research
    • 発表場所
      Victoria, Canada
    • 年月日
      2015-05-26 – 2015-05-29
    • 国際学会 / 招待講演
  • [備考] Ryomas website

    • URL

      https://sites.google.com/site/ryomakamikawa/Home

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公開日: 2017-01-06  

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